JPH01222032A - 金属箔帯およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 先見上二且Ｍ３Ｕ 本発明は、金属マトリックス内に硬質粒子からなる介在
物を有する金ａｌ箔帯であって、ＶＩＩＡ族の少なくと
も一つの元素、ＩＶＡ族、ＶＡ族又はＶＴＡ族の少なく
とも一つの元素、及びホウ素、炭素、ケイ素及びリンな
る元素の少なくとも一つの元素からなる金属箔に関する
ものであり、硬質粒子はもっばら金属帯の一方の表面近
くにおいて溶融物から堆積した主要堆積物の形態として
配列されており、前記帯の厚さは最大１１１ＭＲであり
、溶融物から前記帯を製造する際少なくとも１０２に／
秒の冷却速度が維持されている。

ホウ素、炭素、ケイ素及びリンはこれらの条件下で周知
の態様によりガラス質化剤として作用する。その効果は
任意選択的に硫黄、ガリークム、ゲルマニウム、ヒ素、
すず及び（又は）アンチモンを加えることによって増大
される。

従来技術および発明が解決しようとする課題前述したタ
イプの金属帯はＥＰ−Ａ−２７８５により知られている
。溶融物スピニング方法によって製作されるこの既知の
帯においては、硬質粒子、例えば金属ホウ化物、炭化物
、酸化物は帯は製作する溶融物に顆粒状態で添加され、
帯の凝固した金属マトリックス内に埋込まれる。別法と
して、前記硬質粒子は溶融物の個々の成分を化学反応さ
せることにより主Ｍ１稙物として直接得ることが出来る
。

この金属帯における硬質粒子の付着力は、例えば固体の
表面処理のための研摩物質として用いられる場合のよう
に場合によっては不十分であることが判明している。

本発明の目的は、帯の金属マトリックス内における硬質
粒子の付着力を改善することである。

課題を解決するための手段 この目的のために、本発明によれば、前記硬質粒子の少
なくとも５０％は骸晶（５ｋｅｌｅｔａｌｃｒｙｓｔａ
ｌ）構造を有しており、長さと幅の比は少なくとも５で
ある。

既知の帯と同様にして、新規な帯はガラス賀状又は微細
結晶状組織をもって凝固する帯の自由表面において主と
して集中し、そこで粗な表面を形成する。

硬質粒状骸晶はその組織が著しく球状形態とは異なって
おり、例えばアンダカット部分によって金属マトリック
スに噛合うので付着力を増大させる。

新しい金属帯の応用分野として、我々はこれを主として
サンドペーパー又はエメリーベーパーとして用いるか又
はやすり及び切断ホイール上の研摩コーティングとして
用いることが出来る。その場合、同書は例えばダイヤエ
ンド工具の代りとして用いることが出来る。他の応用例
として、例えばクラツヂライニングのための接着剤に対
する係留層として用いることが挙げられる。前記新帝を
溶接コーティングに対する可撓性帯として又はレーザコ
ーティングのための開始材料として用いることも可能で
ある。最後に、同書は又金属マトリックスを溶解するこ
とによって硬質物質粉末を製造することにも用いること
が出来る。もちろん、最大硬度の粗表面及び良好な付着
力を有する硬質物質が要求される場合のような他の用途
もあり得る。

好適には、研摩物質のような前述の用途においては、介
在物を備えた表面は突出する頂点を備えた１４Ｎ造を有
しており、前記頂点の少なくとも約１００％は硬質粒子
を含んでいる。

前記新しい帯を製造する方法の特徴によれば、プレアロ
イを別個に製造する際溶融物に関連す゛る冶金学的パラ
メーター、例えば溶解雰囲気、化学成分、注湯前の溶融
物の過熱、鋳造温度及び（又は）凝固速度、は前記プレ
アロイの実際の凝固の際硬質粒子が溶融物から分離する
ように、かつ又帯の製造中において再溶融されたプレア
ロイの経験的に決定される溶融物に対するエネルギの影
響度、これは溶融物の温度及び溶融物凝固迄の時間の関
数である、が最大値迄に制限されている。この最大値迄
においては硬質粒子の再溶解は少なくとも部分的に防止
される。

製造プロセスにおいて考慮される前記″１エネルギの影
響度″は再溶融されるプレアロイの温度並びにプレアロ
イが液相にある時間との比較的に複雑な関数である。２
つの変数の関数上の関係が複雑だということは、本発明
に従って帯を製造する際予備実験によってこの“エネル
ギの影響度″を経験的に決定しな番ノればならないこと
を意味している。すなわち、影響度は各ストリップ成分
及び含有する硬質粒子の異なる粒寸法によって決定しな
ければならない。この関係は、所定の金属マトリックス
内において硬質粒子結品が、所定の濃度溶解する場合、
溶解温度を高くすれば比較的短い時間しか必要とされず
、比較的低い温度を使用する場合には比較的長い時間を
要することが判明している。

前記゛エネルギの影響度″は、再溶融される液相が内部
に含まれた硬質粒子を再溶解出来る能力としてはっきり
定義することも出来る。

前記硬質粒子の寸法、従って帯の自由表面の粗度は、プ
レアロイ及び（又は）帯の製造において凝固速度を変化
させることによってコントロールすることが出来る。こ
こで前記プレアロイの凝固は、主として鋳造チルモール
ドの材質及び直径によって影響され、帯凝固速度は特に
溶融物の熱放散遠心ホイール又は帝王の速度によって決
定される。前記ホイールの円周速度は５００〜３０００
ｍ／分の間で変化し得る。

好適には、プレアロイの溶融及び帯の製造前の再溶融は
、例えばアルゴン＜Ａｒ）雰囲気のような保護性ガス雰
囲気内で行なわれる。プレアロイの製造は減圧下におい
て既知の態様により実施することが出来る。

プレアロイの作製 望ましくはないが、不可避的に含まれる不純物、例えば
アルミニウム（Ａｊり、マンガン（Ｍｎ）又は銅（Ｃｕ
）を無視して、カッコ内に対応する質は％で示す以下の
原子％の組成を有する全Ｈ１３００グラム（り）の混合
物がｗＡ製された。

Ｎ　ｉ　７３．８　（６０，３）　、ｃｒ”＋　４（１
３，１）、Ｆｅ４．５　（３，９）、Ｓｉ４．５　（７
，８）、８３．２　＜１４．３）誘導加熱コイルを用い
て、この混合物が、ケイ酸アルミニウム（ムライト）を
備えた炉内で溶解され予合金が形成された。なお、炉内
には約１３０ミリバール（１００１＋ｔｌｌａ＞の軽度
の真空が維持された。また、溶解雰囲気は純度９９．９
９８％のアルゴン（Ａｒ）であった。

液相温度が約１３８０℃であると測定された溶融物は、
注渇の前に約１５４０℃の温度（これは約１６０℃の過
熱である）へと加熱された。約１０６０℃のより低い凝
固点を有Ｊる共晶状残留溶融物を含んだプレアロイ（予
合金）が、次にチルモールド内へと注湯され、凝固せし
められる。

溶融物から分離される硬質粒子であって本ケースの場合
殆んどがツエータホウ化クローム（ζ−ＣｒＢ）からな
る硬質粒子の寸法が、予合金の凝固速度に依存し、従っ
て凝固時間を変更することによって幾分かはコントロー
ル可能に変更可能なので、前記硬質物質介在物の所要粒
子寸払に対する最適な凝固速度は予備的試行によって実
験的に決定される。凝固速度は主としてチルモールドの
材質及び（又は）ライニング及びその直径に依存する。

もしも注湯が例えば約１４２０℃の温度で２０〜２４ａ
ｍの直径の銅製チルモールド内で行なわれたとすれば、
同モールド内にて、１０３℃／分の冷却速度で３〜５秒
間で凝固が起り、約１０〜２０μｍの長さの硬質粒子堆
積物が生ずる。しかしながら、もしも銅製デルモールド
が、直径２８ＪＩ１１の、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２
）を備えた鋼製チルモールドによって置換えられた場合
には、他の条件は同じとして約り００℃／分のより低い
冷却速度が得られ、凝固時間は約１０秒となる。

その場合には、前記硬質粒子は基本的には約０．３ｍの
長さを備えた鎖結晶の形態としてＨＩＷ４される。

金属帯の作製 金属帯は、硬質物質堆積物を点在させたプレアロイから
周知の溶融物スピニング装置により作製される。前記フ
レア０イは、石英ガラススピナレット内でこれを取囲む
誘導コイルによって再溶融される。前記スピナレットは
、例えば熱硬化性の銅りＯ−ム合金のような熱良導性物
質からなる遠心ホイールのまわりに配設されている。表
面張力の発生は溶融物浴を動かすことによって防止され
ており、溶融物の流れ出しは、それ自体開口しているス
ピナレット出口領域が相対的に低温度となっていること
により防止されている。加熱時間は、合金の融点（これ
は１でに述べたように約１０６０℃である）が約４．５
分で到達されるように選ばれている。なお、石英ガラス
プコーブは約９５０℃へと加熱される間にアルゴンで洗
浄される。

全てのプレアロイ溶融物を、例えば温度並びに粘度に関
して均質に得ようとするため、前記再溶融作業の債には
、再溶融されたプレアロイがら帯を作ることが出来るよ
うになる迄ある保持時間が設けられる。この保持時間は
、前述したゞ゛エネルギ影響度″に依存し、１〜Ｒ大５
分とすることが出来る。１０６０℃の溶融温度の場合に
は、経験的に決定されたエネルギの影響度によれば、本
ケースの場合プレアロイを完全に再溶融した後約１分間
が許容出来る。

保持時間が経過すると、再溶融したプレアロイは溶融物
の表面に０．２５バールを超える過剰圧力にあるアルゴ
ン圧力波を適用することで遠心ホイールへと「吹付け」
られる。ホイールの回転速度又は円周速度は帯片の凝固
時間に影響を与えるもので、比較的高速度の場合には堆
積物が比較的粗く及び（又は）帯平面から著しく突出す
る帯が得られ、一方比較的低い速度の場合には微粒及び
（又は）平坦かつ硬質の物質粒子が金属生地内に含まれ
る。なお、前記生地内には、本ケースの場合ζ−ＣｒＢ
の形態をした硬質堆積物が３〜１０％含まれている。

説明された例示実施例においては、約１１００ＴｒＬＺ
分の遠心ホイール周速を用いると、帯の長手方向で２．
２〜２．８μｍのＲａ　（ＤＩＮ４７６２）表面粗さ並
びにホイールから遠い方のストリップ表面を横切る方向
で１．３〜１．８μｍのＲａが得られる。もしも、ホイ
ールの円周速度が約１３００ｍ／分へと増大された場合
には、平均粗さＲａは長手方向で１００〜１３０μｍ、
横断方向で６０〜１００μｍとなる。

比較的粗い金属帯中の横断面である第１図は写真にもと
すいて描かれた。同写真は光学顕微鏡を使って倍率５０
０で作成された。

第１図は硬質粒子２を示しており、その結晶形　４態は
アモルファス状に凝固したガラス質金属マトリックス１
内の前型と称しても良いであろう。なお、前記マトリッ
クスは少なくとも部分的に微細結晶構造を有している。

硬質物質からなる微細結晶３も又母型結晶２に加えて金
属基材内に認められる。

第１図は硬質粒子結晶２によって「占有された」頂点４
を明瞭に示しており、これらの頂点は第１図上側を向い
ている帯１の自由表面において、例示の金属マトリック
ス１内に埋込まれた硬質粒子の長さ寸法の７０％以上を
形成している。

骨状に凝固した結晶２の不規則形状すなわち、内部空洞
、介在物、アングル及びエツジからなる形状は硬質物質
が金属帯のアモルファス状又は微細結晶ＩＮ造内におい
て付着力を改善している根拠である。

第１図内の矢印は帯１を製造する際同相が遠心ホイール
によって溶融物スピナレットから投げ出された方向を示
している。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例に係る租借のスケッチ図であり、同図
は高倍率（５００倍）の顕微鏡組織写真から作成された
ものである。 １・・・マトリックス、２・・・硬質粒子、３・・・微
細結晶、４・・・突出頂点。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属マトリックス内に硬質粒子の介在物を有する
   金属箔帯であつて、VIIＡ群の少なくとも一つの元素、
   IVＡ、ＶＡ又VIＡ群の少なくとも一つの元素及びホウ素
   （Ｂ）、炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）及びリン（Ｐ）の
   元素の少なくとも一つの元素からなり、前記硬質粒子は
   金属帯の一方の表面の極めて近い所において溶融物から
   の主要堆積物の形態として配列されており、金属帯の厚
   さは最大１ｍｍであり、前記帯を溶融物から製造する際
   少なくとも１０＾２Ｋ／秒の冷却速度が維持されている
   金属箔帯において、前記硬質粒子（２）の少なくとも５
   ０％が骸晶形状を備えており、長さと幅の比が少なくと
   も５であることを特徴とする金属箔帯。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の帯において、骨形
   硬質粒子状結晶（２）の数は少なくとも７０％であるこ
   とを特徴とする金属箔帯。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の帯にお
   いて、前記介在物を備えた表面は突出頂点（４）を備え
   た粗組織を有しており、前記頂点（４）の少なくとも約
   １００％が硬質粒子（２）を含有していることを特徴と
   する金属箔帯。
4. （４）特許請求の範囲第３項に記載の帯において、金属
   マトリックスから突出する硬質粒子（２）の長さ寸法の
   少なくとも７０％はマトリックス（１）内に埋込まれた
   ままであることを特徴とする金属箔帯。
5. （５）特許請求の範囲第１項から第４項迄のいづれか一
   つの項に記載の金属箔帯の製造方法であつて、前記帯は
   高い熱伝導度および高い熱容量を備えた遠心ホィールを
   用い溶融物スピニングによつて形成されており、前記帯
   は別個に作られ、再溶融されたプレアロイの溶融物から
   直接高速度で形成されている製造方法において、前記プ
   レアロイの別個の製造において前記溶融物に関連する冶
   金学的因子、例えば溶融物の雰囲気、化学成分、注湯前
   の溶融物の過熱、鋳造温度および（又は）凝固速度はプ
   レアロイの実際の凝固中前記硬質粒子が溶融物から分離
   するように、また帯の製造中再溶解されたプレアロイの
   溶融物上への経験的に決められたエネルギ影響度、これ
   は溶融物温度および溶融物が凝固する迄の時間の関数で
   ある、がある最大値迄に制限されるよう選ばれており、
   同最大値を過ぎる迄は硬質粒子（２）の再溶解が少なく
   とも部分的に防止されることを特徴とする方法。
6. （６）特許請求の範囲第５項に記載の方法において、前
   記硬質粒子（２）の寸法及び（又は）位置（入射角）並
   びに帯の自由表面の粗度は前記プレアロイ及び（又は）
   帯（１）の製造の際の凝固速度を変更することによりコ
   ントロールされることを特徴とする方法。